[实用新型]水轮发电机电制动专用隔离开关

说明书

本实用新型为电气开关，属于基本电气元件类。

水轮发电机的电制动是近年来国际和国内新发展起来的先进制动方法，可有不同构成方式，目前较普遍采用定子三相直接短路方式，在进行制动时，需要用一台电动或气动隔离开关进行短路操作。这种短路操作是在发电机旋转中、定子具有残压情况下进行的。由于残压可能高达300～400V，故隔离开关合闸或分闸时将要分、合几百安培的电流。

目前国内采用的电制动开关有两种。一种采用普通隔离开关，这种开关符合国标GB1985－80的要求，但仅能分、合很小电流，例如十几安培，不能经常承受数百安培的电弧，因此长时间用于电制动工作会烧损动、静触头。另一种是采用沈阳高压开关厂新研制的GN23－20Z型隔离开关，这种开关可以分合较大电流，有一定灭弧能力，系采用多断口并加灭弧栅原理构成，因而开关结构较复杂，造价昂贵，例如额定电压20kV、额定电流8000A的隔离开关，普通型售价4500～5800元，而GN23－20Z型售价达37000元，比价相当6～8倍（见该厂1987年产品样本）。

本实用新型的目的是在普通隔离开关上增加灭弧装置。做到结构简单，造价低廉。

本实用新型的特征是在隔离开关的动、静触头上增加“引弧指”，并将静触头上的“静引弧指”做成分段变阻式以削弱电弧；或者在引弧指分、合处设置喷咀，对电弧进行横吹以消灭电弧，并由设在操作轴上的凸轮式接点通过控制回路以确定喷咀喷气时间。

本实用新型提出的灭弧措施具体描述如下：

一、在隔离开关的动、静触头上增加“引弧指”，在动触头（闸刀）上的叫“动引弧指”，在静触头上的叫“静引弧指”，并将静引弧指做成分段变阻式，原理图见图1，图中：1——发电机，2——隔离开关闸刀（动触头），3——静引弧指，分a、b、c三段，段间串电阻R₁R₂，4——动引弧指。开关合闸时，动引弧指4最先接触静引弧指3的a段，此时回路中串入电阻R₁＋R₂，使回路电流受到限制，从而削弱电弧，动引弧指继续滑动至静引弧指的b段，回路电阻减至R₂，继续滑至c段时，外加电阻全部短路，随后主触头在无弧情况下接通。开关断开时和上述过程相反，电弧同样受到抑制。引弧指可用耐磨导电材料制成，并做成可拆卸式，以便长时运行磨蚀后，可在大修中更换备件。静引弧指做成分段式，各段之间用绝缘材料隔开一定间隙，使动引弧指滑过间隙时回路电流不致中断。

二、在动、静引弧指分、合处，每相设一个喷咀，固定在隔离开关静触头上，从压气系统引来0.7MPa的压缩空气，当引弧指分、合产生电弧时，以压缩空气通过喷咀对电弧进行横吹，使电弧迅速熄灭。喷咀喷气时间由隔离开关操作转轴上加装的凸轮式接点通过控制回路控制之。由于水电站总具有0.7MPa的低压气系统，所以并不需要另外增加压气设备。

本实用新型的实施例可参看图2，该图是一台额定电流为5000A的隔离开关一相的侧视图，开关处于引弧指即将接触的中间状态。因通过大电流所以采用双层闸刀结构。图中：1－动触头（闸刀），2——静触头，3——操作绝缘子，4——支持绝缘子，5——底座（以上是普通隔离开关的组成部件），6——动引弧指（只装在下层闸刀上），7——静引弧指（分段变阻式），8——喷咀，经铜管接气系统，9——装在操作轴上的凸轮式接点，该接点接入控制回路以控制喷咀8的喷气时间。

由于各个发电机残压高低不同，上述二种灭弧措施可同时采用，或只用一种。

电制动的灭弧过程是在低压状态下进行的，所以由于迅速灭弧而产生的过电压并不高，不会对电气设备造成危害。

使用这种隔离开关时，应使动触头（闸刀）接在发电机侧，在发电机正常发电期间，该隔离开关处于断开状态，闸刀这一侧承受高电压。限流电阻和喷咀装在静触头侧，即短路侧，该侧在任何时候均处于低电压，不会承受高电压。这是由电制动工作情况决定的：发电机正常工作时短路隔离开关处于断开状态，仅一侧承受高电压。电制动开始时，发电机已不励磁，但机组仍在旋转中，母线只有残压，制动隔离开关合闸后，发电机再加励磁，因此时三相母线已被开关短路，故此时仍是低压状态。也可以将隔离开关的静触头接在发电机侧而电阻和喷咀装在闸刀上，但需采用可反复挠曲的高压风管。制动隔离开关可以采用电动操作，也可采用气动操作机构，因水电站厂房内总有低压气系统，故适于采用结构简单的气动操作机构的隔离开关。